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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 高分子 » 高分子物理 » 【求助】求解——功能高分子复习试题
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mujianlei

银虫 (小有名气)

[交流] 【求助】求解——功能高分子复习试题

一、概念
1.        什么是功能高分子？什么是高性能高分子？
2. 按高分子性质、功能或实际用途划分，功能高分子材料有哪几类？
3. 功能高分子材料的制备可归纳为哪几种类型？
4. 活性聚合有哪些特点？这些特点所导致的结果是什么？
5. 功能高分子制备方法有哪几种？
6. 什么是相转化制膜法？
7. 什么是可控聚合？目前有哪些可控聚合方法？
8. 阳离子聚合的引发剂都是（ 亲 ）电试剂，即（  ）体。
9. 在可控聚合中，GTP、RAFT、ATRP、RATRP
10. 简述高分子反应不用产率而用转化率描述反应的原因。
11. 简述聚甲基丙烯酰胺在强碱水溶液中水解程度一般仅为70%左右的原因。
12. 典型膜分离技术中MF、UF、RO、NF、D、ED、LM、PV分别表示什么含义？它们分离物质尺寸有什么特点？
二、简述
1. 影响高分子化学反应的因素有哪些？
2. 分别写出聚苯乙烯强碱性阴离子离子交换树脂和强酸性阳离子型离子交换树脂分子结构示意图。
3. 什么是凝胶型离子交换树脂“中毒”现象？产生这一现象的主要原因是什么？指出解决这一问题的方法。
4. 结构型导电高分子和复合型导电高分子的差别是什么?
5. 什么是受阻共轭？它对高分子导电性有何影响？
6. 写出聚丙烯腈经热解环化、脱氢形成梯型含氮芳香结构导电高分子产物反应过程。
7．写出由3, 4, 9, 10—二萘嵌苯四酸二酐高温聚合制备聚萘反应过程。
8. 在复合导电材料中，如何解释如下图所示的电导率与导电填料关系曲线？虚线所对应的导电填料浓度称为什么？

9.        医用高分子材料的基本要求有哪些?
10. 反式聚乙炔的禁带宽度若为1.35eV，试计算π电子数N最低及聚合度最低值为多少时，即可能有自由电子电导。
13. 如果用Px表示共轭聚合物，A和D分别表示掺杂时的电子受体和电子给予体，写出形成结构型导电高分子的电荷转移反应式。
14. 下图分别为含炭黑聚合物导电材料在低电场强度(左)和高电场强度(右)时电导率与温度的关系，试解释为什么出现变化趋势相反的曲线。






三、设计
某公司专门从事功能高分子材料开发工作，现承接以下三个研究项目，你作为一名公司研究成员之一，请选择其中一个项目，写出你的设计方案。
（1）欲开发一种用于溶液中分子氧脱除的功能高分子材料，请设计一种可反复使用的除氧功能高分子材料。
  （2）交联壳聚糖薄膜具有较好的透光性，请以该薄膜为基质，设计制备一种透光性随温度变化的温敏性传感薄膜材料。
  （3）金纳米粒子间距离变化时，颜色发生相应变化。请设计一种纳米金粒子水凝胶薄膜复合材料，使该材料具有颜色随pH变化功能。
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1楼 2009-06-23 14:58:38
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chx2610076

金虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
mujianlei(金币+8,VIP+0):非常感谢！ 6-24 08:48
8.导电聚合物的分类
根据材料的组成分为复合型导电高分子材料和结构导电高分子材料。结构导电高分子材料按结构特征和导电机理分为载流子为自由电子的电子导电聚合物，载流子为聚合物分子间迁移的正负离子的粒子性导电聚合物，以氧化还原为电子转移机理的氧化还原性导电聚合物。
9.电导型聚合物的结构特征及常见的几种聚合物结构
线性共轭电子体系（共轭π-键）。碳-氮、碳-硫、氮-硫共轭体系。聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚苯硫醚、聚苯、聚苯亚乙烯。
10.掺杂的涵义及机制
掺杂是指在纯净的无机半导体材料中，加入少量不同价态的第二种物质，改变半导体材料中空穴和自由电子的分布状态。-
在聚合物空轨道中加入电子或从占有轨道中拉出电子，改变现有л 电子能带的能级，出现能量居中的半充满能带，减小能带间的能量差，使自由电子和空穴迁移时的阻碍减小。
导电高分子在“掺杂”之后其链结构上存在着离子自由基，又称偶极子或孤子,这类偶极子（孤子）的存在与跃迁使其具有了导电性。
电荷转移络合物机制：掺杂时，高分子链给出或接受电子，掺杂剂将被还原或氧化，所形成的掺杂剂离子与高分子链形成合物以保持电中性。
质子酸机制：高分子链与掺杂剂之间并无电子的迁移，而是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上，而质子所带电荷在一般共轭链上延展开来。
11.渗滤阀值的涵义
“渗滤阀值”现象----随导电粒子含量增加，开始时电导率增加极少，当加入的导电粒子达到某一含量后，电导率有一跳跃，剧增十个数量级以上。
12.导电复合材料的导电机理及常见性质
导电机制
粒子导电----从通过接触的导体粒子链来导电，粒子之间的接触电阻与接触数是决定导电的关键。
隧道导电机制----把非常薄的非导体夹在导体中时，电场作用下电子仅需越过非常低的势垒而移动的现象。
开关效应-----电压与电流的关系急剧发生变化的现象。表现：在一定温度下增加电压，在某一电压时有非导体剧变为导体；在一定电压下升温，在某一温度区域由良导体变为绝缘体。
压敏、拉敏效应----在外场压力作用下，复合材料由高阻态转变为低阻态，称为压敏效应，反之在拉力作用下，由低阻态转变为高阻态，则为拉敏效应。目前具有具有两种效应的导电复合材料的基体多限于弹性体。
热敏效应----电阻率随温度的升高而增加或降低可分为：正温度系数（PTC)材料和负温度系数(NTC)材料。
13.离子导电聚合物的导电机理
离子同高分子链上的极性基团络合,在电场作用下,随着高弹区中分子链段的热运动,离子与极性基团不断发生络合———解络合过程,从而实现离子的迁移。离子的迁移主要发生在聚合物的非晶区。
14.离子导电聚合物对高分子基质的要求
高分子基质具备的特征
1)含有一些给电子能力很强的原子或基团,它们能与阳离子形成配位键。
2)配位中心间距离适当以便形成多元配位键。
3)高分子链足够柔顺。
大多数高分子电解质以PEO（聚氧化乙烯）或改性PEO为基质。
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6楼2009-06-23 21:29:56
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dfq0730

木虫 (文坛精英)

顺天府府尹
★ ★ ★
mujianlei(金币+1):谢谢参与
mujianlei(金币+2,VIP+0):多谢了！ 6-24 08:49
这么多啊！
我来开个头吧：功能高分子（functional polymers）：在合成或天然高分子原有力学性能的基础上，再赋予传统使用性能以外的各种特定功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）而制得的一类高分子。
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...
2楼2009-06-23 20:15:22
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dfq0730

木虫 (文坛精英)

顺天府府尹
9、医用高分子基本要求：根据产品类别及临床应用的不同，其对应的生物性能应能符合要求，如：细胞毒性、致敏、刺激、热源、容血等
赞一下 回复此楼
...
3楼2009-06-23 20:19:02
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chx2610076

金虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
mujianlei(金币+1):谢谢参与
mujianlei(金币+7,VIP+0):非常感谢！ 6-24 08:46
思考题
1.        试述功能高分子、特种高分子、精细高分子之间的区别和联系。
功能高分子材料是指那些具有独特物理特性（如光、电、磁）或化学特性（如反应、催化等）的新型高分子材料。
特种高分子——有特定的性能（如耐高温、绝缘性能等）
精细高分子——产量小、产值高，制造工艺复杂，功能高分子是其重要部分。精细高分子是相对于通用高分子来定义。
功能高分子——具有某些特殊功能
性能：材料对外部作用或外部刺激（力、光、热）的抵抗性能。
功能：从外部向材料输入信号时，材料的内部发生的质和量的变化，或这些变化输出的信号。
2.        官能团的作用有哪几方面？高分子效应包括哪几方面？各举一例说明。
一个化合物表现出来的物理化学性质主要决定于化合物中官能团的种类和性能。
a)        功能高分子材料的性质主要取决于所含的官能团。
Eg:高分子氧化剂的氧化性能产生于所含的过氧羧基；
b)        功能高分子材料的性质取决于聚合物骨架与功能团的协同作用。
Eg:固相合成试剂（聚对氯甲基苯乙烯）
c)        官能团与骨架不能区分，官能团是骨架的一部分。
Eg:主链型聚合物液晶和导电聚合物。如聚乙炔和芳香烃及芳香杂环聚合物。
d)        官能团在高分子材料中仅起辅助作用。
Eg:引入官能团改善溶解性能，降低玻璃化温度，改变润湿性和提高机械强度等。
3.        功能高分子包括哪几种类型？
按照功能的性质划分：
a)        物理功能高分子，导电高分子、光导高分子、热电高分子、磁性高分子
b)        化学功能高分子：反应性高分子、离子交换树脂
c)        生物高分子及医用高分子
d)        其他：膜分离功能高分子，吸附性树脂
按照性质和功能划分：
e)        反应型高分子材料，包括高分子试剂和高分子催化剂，特别是高分子固相合成试剂和固化酶试剂等。
f)        光敏型高分子，包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光导材料和光致变色材料等。
g)        电活性高分子材料，包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料以及其他电敏材料。
h)        膜型高分子材料，包括各种分离膜、缓释膜和其他半透性膜材料。
i)        吸附型高分子材料，包括高分子吸附型树脂，离子交换型树脂、高分子鳌合剂、高分子絮凝剂和吸水性高分子吸附剂等。
j)        高性能工程材料，如高分子液晶材料、功能纤维材料等。
k)        高分子智能材料，包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、电、磁、pH、压力感应材料等。
按实际用途划分：
医药用高分子、分离用高分子、高分子化学反应试剂、高分子染料等。
4.        什么是凝胶？什么是溶胀比、溶胀度？试述智能凝胶中水的作用。
高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体，这样一种特殊的分散体系称作凝胶。
溶胀比：凝胶溶胀平衡时的质量减干凝胶的质量，比上干凝胶的质量。
SR=(W-W0)/ W0
溶胀度：凝胶的体积比上干胶的体积。
Q=V/V0
水分子与高分子相互作用，其中强度大小为
水-离子〉水-极性基团=水-水〉水-疏水部分
5.        什么是智能凝胶？哪些刺激可以引起智能凝胶的响应？什么是体积相转变？
具有传感、处理和执行功能的新型材料，能响应外界环境微小的物理或者化学刺激，这样的凝胶为智能凝胶。
物理刺激—温度、光、电、磁……
化学刺激—pH值、化学物质、表面活性剂……
体积发生不连续的变化叫做体积相转变。
6.        医用高分子材料的分类方法有哪些？
按材料性质划分：生物惰性高分子材料、生物活性高分子材料、可生物降解高分子材料。
与人体接触程度划分：植入型制品、半植入型制品、体外型制品。
按照用途来划分：治疗用高分子材料、高分子药用材料、人造器官用材料
按原料来划分：天然高分子医用材料、合成高分子医用材料、医用复合高分子材料
材料自身功能和特点：生物相容高分子材料、生物降解性高分子材料、生物功能性高分子材料。
7.        举一例说明说明医用高分子的结构、制备和应用？
8.        医用生物惰性高分子、生物降解高分子的要求各有哪些？
生物惰性高分子材料是指在生物条件下呈现化学和物理惰性的材料。
1.材料本身对肌体无毒性，无刺激作用，无过敏反应，不致癌、致畸。
2.材料必须具有良好的生物相容性，不会对接触的肌体组织引起炎症或排异反应。
3.良好的血液相容性，不会引起血液的凝固而引起血栓，也不会引起溶血现象。
4.具有相当的化学稳定性，保证在使用的生物条件下不老化、分解、而失去使用功能。
生物降解材料在生物环境条件下，在完成医疗功能后可以在一定期限内被水解或酶解成小分子，通过代谢循环被肌体吸收或排泄。
1.        血液相容性和组织相容性
2.        生物降解性，降解产物不具有毒性和刺激性，能够被人体组织代谢或者排泄。
9.        什么是生物惰性、生物降解性、生物相容性？
生物惰性是指材料在生物内部环境下自身不发生有害的化学反应和物理破坏，也不对生物体产生不利影响，即具有生物相容性。
生物降解性，即材料仅有有限的使用寿命，使用期过后材料可被生物体分解和吸收。
生物相容性包括血液相容性和组织相容性。血液相容性是指材料在体内与血液接触后不发生凝血、溶血现象，不形成血栓。组织相容性是指材料在与肌体组织接触过程中不发生不利的刺激反应，不发生炎症，不发生排斥反应，没有致癌作用，不发生钙沉着。
10.        什么是药用高分子材料？药物缓释的目的是什么？根据药物作用机理可以把高分子靶向药物分为哪几种类
药用高分子材料包括直接用于治疗目的的高分子药物，控制药物释放的高分子制剂材料和药物导向高分子材料等。
药物缓释的目标是通过对药物释放剂量的有效控制，达到在一个较长的时间内维持有效药物浓度，降低药物的毒副作用，减少抗药性，提高药物有效利用率的目的。长效制剂还可以减少服药次数，减轻患者的痛苦，并且节省人力，物力和财力。
根据药物控制释放机理，高分子药物控制释放体系可以分为四种，即扩散控制体系、化学反应控制体系、溶剂活化体系和磁控制体系。
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4楼2009-06-23 21:28:32
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